Mesure de vitesse à l’aval de singularités Eléments de contexte De nombreuses confluences, défluences, déviations, ….. Le cas des déviations Exemple de champ de vitesses de temps sec à 25 m à l’aval d’un coude à 90° Jusqu’où la singularité influencet-elle le champ de vitesses ? 0,6 Ecoulement 0,7 0,8 CFD : un outil d’étude paramétrique 120 m R ? 75 % 50 % 50 m x D : diamètre B : largeur à la surface 25 % D Paramètres angle (°) H/D (%) D (m) V (m/s) 14/01/2013 30 25 1,5 0,5 60 50 2,0 1,0 90 75 2,5 1,5 2,0 5/22 Elément de quantification ulem Éc o ent hé For tér og te én éit é α Tra ns it ion Dé ve lop pé U(x,y,z) est la vitesse locale dans la section d’abscisse x U(∞,y,z) est la vitesse dans une section où l’écoulement est pleinement développé. 6 Faible influence du diamètre 25 D=1.5m D=2.0m 20 D=2.5m 15 ∆V %) 10 5 0 0 10 20 30 40 x/B 50 60 70 25 Influence de l’angle limitée à l’aval immédiat de la singularité 30° 60° 20 90° 15 ∆V %) 10 5 0 0 10 20 30 40 x/B 50 60 70 Nette influence de la vitesse moyenne 25 25% 25 25% 50% 20 ∆V (%) 75% 50% 20 15 15 10 10 5 5 0 0 0 10 20 30 40 50 60 x/B (a) V=0.5m/s 70 80 75% 0 10 20 30 40 50 x /B 60 70 80 (b) V=2.0m/s Exemple de caractéristiques de débitmètres (Larrarte et al., 2008) Capteur A C Marque et modèle Angle Angle Portée (m) d’émission d’ouverture(° (°) ) Sygma 950 15 17 3,5 Isco 4250 Vitesse moyenne délivrée par le capteur 31 10 0,8 h = 0,66 m R=6m Vmoy = 0,71 m/s Distance de la sortie du coude 1- 9 m 2- 18 m 3- 27 m 4- 36 m 5- 45 m 6- 80 m Capteur A : • Influence de la distance à l’aval • Influence du taux de remplissage V=0,5m/s V=2,0m/s V=0,5m/s V=2,0m/s 30 25 20 erreur (%) 15 10 5 0 0 25 50 75 Taux de remplissage (%) 100 x/B=5 x/B=5 x/B=20 x/B=20 Capteur C : • Influence de la distance à l’aval • Influence complexe du taux de remplissage V=0,5m/s V=2,0m/s V=0,5m/s V=2,0m/s 30 25 20 x/B=5 x/B=5 x/B=20 x/B=20 Erreur (%) 15 10 5 0 0 25 50 75 Taux de remplissage (%) 100 Cas des cordes z D Surface libre S3 { S2 { S1 { Erreur (%) 25% 50% 75% 1-corde 12,5 10,8 5,8 9,1 5,5 7,5 5,4 Corde 3 Corde 2 2-cordes Corde 1 3-cordes Erreurs augmentent quand taux de remplissage diminuent Même résultats à x/B = 5 qu’à x/B = 70 Conclusions : longueur de rétablissement 4 paramètres étudiés : peu d’influence du diamètre influence de l’angle limitée à l’aval immédiat influence du taux de remplissage à remplissage donné, influence de la vitesse en amont Conclusion : erreurs dans la zone influencée Les simulations montrent que : • Les résultats des Dopplers sont très sensibles à la proximité d’une déviation • L’erreur peut atteindre 30% • Les cordes représentent une bonne alternative pour mesure le débit si le site s’y prête (absence de bulles) Conclusion 1/2 • la précision de l’évaluation d’une vitesse moyenne (et donc d’un débit) dépend de la configuration du site et de la technologie utilisée. • on peut en tenir compte dans le calcul d’incertitudes à condition d’avoir des informations…. Conclusion 2/2 Des informations ? • existence d’une norme ISO et non NF • peu de fabricants français Et de toutes façons : Faire un calcul d’incertitudes ne dispense pas de vérifier in situ Et ne pas oublier les fondamentaux Merci de votre attention 19 Merci de votre attention hauteur (m) Vmoy (m/s) vitesse doppler (m/s) vitesse au courantomètre (m/s) 1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 8:24 10:48 13:12 15:36 18:00 Heure légale 20:24 22:48 Exemple d’influence : fixation en paroi mise en œuvre sous flotteur rotule de fixation flotteur PVC capteur de vitesse 22 section droite : déjà pas simple Effet des courants secondaires étroit (Ar < 5) Anisotropie de la turbulence Intérêt de l’étude numérique : Courants secondaires Anisotropie de la turbulence Surface libre 3D RANSE Modèle au 2nd ordre Multiphasique VOF Diphasic + 2nd order Monophasic + 2nd order (c) Vmax =0.004 m/s Définition du paramètre Isx ∑ (U ( x, y, z ) − U (∞, y, z )) 2 I SX = 100 × n nU ISX mesure l’écart (quadratique moyen) entre le champ de vitesses perturbé et un champ établi afin d’évaluer une longueur de rétablissement U(x,y,z) est la vitesse locale dans la section d’abscisse x U(∞,y,z) est la vitesse dans une section où l’écoulement est pleinement développé.